5G: Cos’è e come funziona

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5G Cos’è e come funziona ? Lo sviluppo e quindi il futuro delle telecomunicazioni mondiali dipende da una singola rivoluzione tecnologica che andrà inevitabilmente a influenzare economia, società e sviluppi futuri. Per comprendere come cambieranno le nostre vite è necessario innanzitutto capire al meglio il funzionamento del 5G.

5G: Cos'è e come funziona

Tempo di lettura: 300 secondi

Questo è un semplice e completo articolo che spiega, con tutte le definizioni necessarie e i dovuti approfondimenti, il funzionamento del nuovo standard di rete.

È dunque un tema particolarmente complesso da affrontare, ed è necessario analizzare diversi aspetti. Di fatto questo nuovo standard consentirà di veicolare attraverso la rete mobile centinaia di dati e servizi che, ad oggi, sono irraggiungibili dagli standard di rete fissa, come ADSL e fibra ottica.

Tutto questo grazie soprattutto a uno degli aspetti tecnici fondamentali del 5G, ovvero la bassissima latenza. Giocare online in streaming attraverso infrastrutture cloud, visionare in streaming i grandi eventi live in mobilità, connettere alla rete migliaia di dispositivi in contemporanea, facendo dunque esplodere il fenomeno dell’IoT. Sono solo alcune delle novità a cui si avrà accesso grazie al nuovo standard di rete.

5G: Cos'è e come funziona
5G: Cos’è e come funziona

Detto questo, il 5G diventa davvero molto importante in quanto è una tecnologia abilitante per le nuove sfide tecnologiche a livello mondiale. Intelligenza artificiale, blockchain, pagamenti digitali e digitalizzazione del paese passano tutte dalla necessità di rendere più performanti le linee di comunicazione ed è proprio da qui che il 5G diventa fondamentale per l’economia e l’odierna tecnologia.

COS’È IL 5G?

Partiamo fin da subito spiegando cos’è questo nuovo standard di rete: con 5G, acronimo di 5th Generation, si indicano tutto l’insieme di tecnologie, mobili e non, che hanno surclassato, per velocità e prestazioni, la tecnologia di quarta generazione (4G).

Dal 2019 tutto il mondo ha iniziato a implementare le proprie tecnologie a favore di una sostituzione del precedente 4G. Il 6 marzo 2020 è stato rilasciato il primo smartphone a 5G, il Samsung Galaxy S20. L’obiettivo del 5G è avere a disposizione una velocità e una capacità di trasferimento dati molto più elevate, con un tempo di condivisione molto più basso rispetto al 4G. Tuttavia, per questioni di completezza, prima di affrontare il tema del 5G è opportuno parlare ( in sintesi ) anche del 4G.

Il 4G:

Con il termine 4G si definisce l’insieme di tecnologie in grado di fornire accesso Internet a banda ultra-larga, permettendo all’utente l’utilizzo della TV mobile ad alta definizione, dei servizi di videoconferenza e del cloud computing. Si tratta di una tecnologia che permette la trasmissione dati massima di un minimo di 100 Mb/s per la comunicazione di mobilità elevata (auto e treni) e 1 Gb/s per la comunicazione in condizioni di mobilità ridotta (utenti stazionari). Oltre alla velocità, la tecnologia 4G offre numerosi benefici in termini di prestazioni: per esso si utilizzano antenne dette “intelligenti” che aumentano la trasmissione dei dati e la portata dei collegamenti, con la possibilità di ridurre i bug grazie a codici di correzione errore. A grandi linee si può affermare che la tecnologia 4G permette agli utenti di usufruire, in modalità mobile, di una velocità di navigazione comparabile alle reti Wi-Fi domiciliari.

Il 5G:

5G: Cos'è e come funziona
5G: Cos’è e come funziona

Il 5G è la quinta generazione di tecnologie di comunicazione wireless a supporto delle reti di dati cellulari. Si tratta di una tecnologia che permette la trasmissione dati massima di almeno 10 Gb/s per la comunicazione di mobilità elevata (auto e treni) e 20 Gb/s per la comunicazione in condizioni di mobilità ridotta (utenti stazionari). Tal sistema ha soppiantato il suo predecessore anche per quanto riguarda la latenza del segnale, identificando con latenza l’intervallo di tempo che intercorre fra il momento in cui viene inviato l’input e il momento in cui è disponibile l’output. La latenza del 5G non deve superare i 4 millisecondi (ms), un valore cinque volte inferiore a quella del 4G, cui latenza si aggira nell’intervallo di circa 20ms.

5G: Cos'è e come funziona

COSA CAMBIA DA 4G A 5G ?

La nostra connettività da mobile dipende attualmente da “celle” che rendono possibile collegarci a internet; per dare meglio l’idea. si può immaginare che con il 4G oggi ogni singola cella può trasferire dati pari a 1 Gbps mentre con il 5G la capacità verrà ampliata fino a far sostenere a ogni singola cella una velocità pari a 20 Gbps. In parole povere, il 5G sarà fino a 20 volte più veloce dell’attuale rete 4G esistente

Il 5G sarà in grado di spalancare opportunità mai viste o immaginate prima d’ora, le cui strade sono ancora oggi frutto di studio e sperimentazioni. La Next Generation Mobile Networks Alliance (associazione fondata nel 2006 che riunisce i migliori operatori, ricercatori e venditori operanti nel campo della telefonia mobile) ha definito il 5G come il nuovo standard in grado di:

  • elaborare dati di decine di Megabit al secondo per decine di migliaia di utenti;
  • dare a chi lavora con internet 1 Gigabit al secondo contemporaneamente ad altri uffici nei dintorni o sullo stesso piano;
  • offrire sostegno e supporto garantito a centinaia di migliaia di connessioni senza fili contemporaneamente;
  • garantire migliore copertura ed efficienza delle rete, notevolmente potenziata rispetto al 4G.
5G: Cos'è e come funziona
5G: Cos’è e come funziona

COME FUNZIONA IL 5G ?

Le reti 5G sono reti mobili digitali, cui servizio viene ripartito da providers in piccole aree geografiche chiamate celle. I segnali analogici che rappresentano suoni e immagini vengono digitalizzati nel telefono e trasmessi come flusso di bit. Tutti i dispositivi collegati a una cella comunicano attraverso onde radio con un sistema di antenne locali e le antenne locali sono, a loro volta, collegate alla rete Internet tramite una fibra ottica ad alta larghezza di banda. Questa tecnologia comporta una condivisione dei dati ( latenza ) estremamente veloce. Con le stesse onde radio  utilizzate dal 4G, grazie a una codifica più efficiente, il 5G può ottenere una velocità di latenza migliore del 30 %.

LE ONDE:

Lo spettro di frequenza del 5G è diviso in “onde millimetriche”, banda media e banda bassa. La banda bassa utilizza un intervallo di frequenza simile al predecessore, 4G. L’onda millimetrica 5G è la più veloce, con velocità effettive spesso inferiori di 1-2 Gb/s. Le frequenze sono superiori a 24 GHz, raggiungendo fino a 72 GHz.

La portata di queste onde è breve, cosa che rende necessaria la presenza di più celle rispetto al 4G, inoltre queste onde hanno difficoltà a attraversare molti muri e finestre, facendo sì che la copertura interna è limitata; la banda media è la più diffusa e possiede una portata migliore. Nelle reti 5G flussi multipli di dati vengono trasmessi contemporaneamente. In una tecnica chiamata “beamforming”, il computer della stazione base calcolerà continuamente il percorso migliore per le onde radio per raggiungere ciascun dispositivo wireless e organizzerà più antenne per lavorare insieme come array graduali per creare fasci di onde millimetriche per raggiungere il dispositivo.

Il 5G può supportare fino a un milione di dispositivi per chilometro quadrato, mentre il 4G supporta solo fino a 100.000 dispositivi per chilometro quadrato.

USI PRINCIPALI DELLA RETE 5G:

L’International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector ha definito tre usi principali per il 5G: la banda larga mobile potenziata, le comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza e le Massive Machine Type Communication. La banda larga mobile potenziata verrà usata in sostituzione delle reti 4G utilizzate nella vita di tutti i giorni, con connessioni più veloci e maggiore portata. Le comunicazioni a bassa latenza sono connessioni ultra affidabili per applicazioni definite “mission-critical” ossia per applicazioni di criticità elevata, che richiedono uno scambio di dati solido e senza interruzioni. Le Massive Machine-Type Communications verrebbero utilizzate per permettere la connessione a un gran numero di dispositivi, si parla di circa 50 miliardi di dispositivi connessi.

3 ASPETTI TECNICI:

Innanzitutto, il 5G per esistere, necessita di un’infrastruttura di rete che deve garantire alcuni standard tecnici.

Latenza

Il 1° tra questi riguarda la latenza, che non deve superare i 4ms, ma in realtà la prospettiva è quella di avere, a regime, una latenza non superiore a 1ms. Si parla di valori inferiori di circa 20 volte rispetto al 4G LTE, con cui la latenza si aggira nell’intervallo di circa 20ms.

La latenza, in informatica e telecomunicazioni, indica in un sistema di elaborazione dati e o di telecomunicazioni, l’intervallo di tempo che intercorre fra il momento in cui viene inviato l’input/segnale al sistema e il momento in cui è disponibile il suo output.

Velocità di download e upload

In secondo luogo, occorre considerare le velocità di download e upload che devono essere garantite dalle celle. In tal senso, si parla rispettivamente di 20 Gbps e 10 Gbps come picco massimo, e anche in questo caso il salto generazionale, confrontato con il 4G LTE, sarà molto marcato. Con l’attuale standard di rete infatti si ha un picco massimo di 4 Gbps, ma nella pratica la media si aggira attorno ai 100 Mbps.

Affidabilità

Il terzo e ultimo punto riguarda il fatto che Il 5G garantirà inoltre un’affidabilità pari al 99,9999% e un’efficienza spettrale che toccherà i 30 bit/s/Hz. Sarà un vero e proprio salto generazionale in termini tecnici, che influenzerà l’utilizzo quotidiano della rete, anche in relazione all’utilizzo di smartphone e Tablet.

5G: Cos'è e come funziona

5G: Cos’è e come funziona

SETTORI INTERESSATI DAL 5G:

Qui di seguito è presente un elenco di tutti i settori o categorie che saranno coinvolti e quindi interessati dal 5G

Internet delle cose:

 il fenomeno dell’IoT esploderà con il nuovo standard di rete. Il 5G supporta infatti sensori di ogni genere, in grado di fornire grandi moli di dati ai sistemi in cloud, per poi essere elaborati attraversi nuovi approcci Big Data e di intelligenza artificiale. Al crescere dei dispositivi, l’Internet delle Cose avrà bisogno del 5G per l’erogazione di servizi avanzati.

Automotive:

 sarà possibile sviluppare una serie di applicazioni che renderanno più sicura la circolazione degli autoveicoli in autostrade e centri abitati, trasformando dunque l’autoveicolo in una parte integrante della “smart city” del futuro. L’obiettivo sarà anche quello di renderli meno inquinanti rispetto a quanto lo siano oggi e soprattutto ancora più sicuri, grazie anche a quella che sarà la capacità di interfacciarsi tra di loro.

Smart Home:

 qualsiasi dispositivo elettronico presente in casa, potrà essere potenzialmente connesso grazie al 5G. Elettrodomestici, prodotti per l’illuminazione, apparati energetici e di riscaldamento, tutto nella logica di poter essere coadiuvati da servizi avanzati, completamente a disposizione dell’utente finale.

Produzione industriale e logistica:

Il 5G consentirà di eliminare i vincoli che, ad oggi, impediscono l’automazione della produzione. Questo sarà possibile facendo largo uso di robot e intelligenza artificiale, che verranno ovviamente coadiuvati dalla bassa latenza del nuovo standard di rete. Discorso analogo per la logistica e nella movimentazione delle merci.

Salute e benessere:

Saranno introdotte nuove modalità di interazione con i pazienti, che dovranno essere raggiunti ovunque si trovino. Inoltre, grazie al 5G, sarà anche possibile sottoporli a screening avanzati già a bordo del mezzo di primo soccorso, senza dimenticare le possibilità di assistenza in remoto per le malattie croniche o per i decorsi post operatori.

Intrattenimento:

Realtà aumentata e virtuale vivranno la loro età dell’oro, smartphone e Tablet saranno sempre più al centro della fruizione dei contenuti multimediali in mobilità, il Gaming potrà finalmente spostarsi sui sistemi cloud, l’offerta televisiva potrà totalmente traslare sulla rete internet.

Questi sono al momento i principali settori che la rivoluzione 5G coinvolgerà. Si tratta tuttavia di una previsione parziale, in quanto, allo stato attuale, è complesso prevedere tutti gli ambiti che si svilupperanno grazie al nuovo standard di rete.

5G: Cos’è e come funziona

Il 5G nel quotidiano:

Il 5G influenzerà le nostre vite sotto diversi aspetti. Dall’ambito video si faranno passi da gigante passando da una risoluzione in 4K ad una risoluzione in 8K. Si potrà assistere a contenuti live con un visore di realtà virtuale: videogiochi, partite di calcio (di cui sarà possibile cambiare l’inquadratura a piacimento) e lezioni interattive saranno alla portata di tutti. Uno degli ambiti dove il 5G sarà maggiormente utile risulta essere la sanità grazie alle possibilità che esso fornisce: la telechirurgia con robot, il teleconsulto e il telemonitoraggio del paziente sono solo alcune delle nuove frontiere che il 5G porta con sé.

I migliori smartphone già pronti per il 5G

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